Mega-ampere dense plasma foci and deuterium gas-puff z-pinches can accelerate deuterons to multi-MeV energies. Diagnostic measurements of the properties of these ions provide information about ion acceleration in z-pinch plasmas. In particular, the results from ion pinhole cameras seem to be useful for the discussion of ion acceleration mechanisms. Recently, we have used various configurations of ion pinhole cameras in deuterium gas-puff experiments on the GIT-12 generator at the Institute of High Current Electronics in Tomsk and on the HAWK generator at the US Naval Research Laboratory in Washington. The stack of radiochromic films and CR-39 solid-state nuclear track detectors recorded deuterons with energies up to 30 MeV. From our ion diagnostics, we obtained the spatial distribution of the ion source and the ion-beam divergence during the ion emission. This ion-beam divergence was found to decrease with increasing deuteron energy. At 20 MeV, the divergence of each of the individual micro-beams that composed the ion source was on the order of 10 mrad. The deflection of each micro-beam due to the azimuthal magnetic and/or radial electric fields resulted in radial stripes observed by the beam-profile detectors. By analyzing the ion pinhole images, we found that the deuterons were emitted both from a central spot and from a ring-shaped region with a rather large diameter, on the order of 1 cm. The origin and particular diameter of this ring is attributed to the geometry of the electrodes and to the distribution of the current density before the disruption.
メガアンペア級の高密度プラズマフォーカスおよび重水素ガスパフZピンチは、重水素イオンを数MeVのエネルギーまで加速することができる。これらのイオンの特性に関する診断測定は、Zピンチプラズマにおけるイオン加速についての情報を提供する。特に、イオンピンホールカメラによる結果は、イオン加速機構の議論に有用であると思われる。最近、我々はトムスクの高電流電子研究所におけるGIT-12発生装置およびワシントンの米国海軍研究所におけるHAWK発生装置での重水素ガスパフ実験において、様々な構成のイオンピンホールカメラを使用した。ラジオクロミックフィルムとCR-39固体飛跡検出器のスタックにより、最大30 MeVのエネルギーの重水素イオンが記録された。我々のイオン診断から、イオン放出中のイオン源の空間分布とイオンビームの発散が得られた。このイオンビームの発散は、重水素イオンのエネルギーが増加するにつれて減少することが見出された。20 MeVにおいて、イオン源を構成する個々のマイクロビームのそれぞれの発散は、約10 mradのオーダーであった。方位角方向の磁場および/または動径方向の電場による各マイクロビームの偏向は、ビームプロファイル検出器で観測された動径方向のストリーク状パターンをもたらした。イオンピンホール画像の解析により、重水素イオンは中心スポットと、直径が約1 cmのオーダーのかなり大きな環状領域の両方から放出されていることが見出された。この環の起源と直径は、電極の形状および破壊前の電流密度の分布に帰属される。